目的:胶质母细胞瘤（GBM）是中枢神经系统中最致命的癌症。整合素β5（ITGβ5）被认为可参与细胞间信号传导和调控肿瘤的发生与发展。但是,在胶质母细胞瘤中ITGβ5的功能还未被探索。我们通过研究发现ITGβ5表达与胶质瘤恶性进展、GBM间质亚型以及胶质瘤患者预后不良高度相关,并进一步验证了 ITGβ5参与GBM微环境中的免疫应答和血管生成,从而为GBM寻找有价值的预后生物学标志物和潜在的治疗靶标。研究方法:在这项研究中,我们利用中国胶质瘤基因组图谱（CGGA）及癌症基因组图谱（TCGA）RNAseq数据集分析了胶质瘤中编码整合素家族成员的基因表达,筛选出在低级别和高级别胶质瘤中表达差异性最大的基因ITGβ5,进一步利用TCGA RNAseq数据集及TCGA 4502A mRNA微阵列数据集GBM样本应用GISTIC2.0方法分析来探究ITGβ5在胶质瘤中拷贝数变异（CNV）的频率。我们通过选取细胞间和分泌性囊泡基因集汇编一系列与细胞外囊泡（EV）相关的基因集,并利用CGGA RNAseq及TCGA RNAseq数据集进行主成分分析（PCA）,进一步利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集GBM样本以及TCGA 4502A mRNA微阵列数据集GBM样本分析EV相关基因集与肿瘤纯度及免疫和基质评分之间的相关性,以明确ITGβ5与上述三因素的关系。我们利用CGGA RNAseq及TCGA RNAseq数据集分析ITGβ5在不同级别胶质瘤中的表达差异,利用临床标本进行蛋白质印迹和免疫组化实验来检测ITGβ5在不同级别胶质瘤中的表达差异。我们利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集以及TCGA 4502A mRNA微阵列数据集GBM样本分析ITGβ5在GBM不同亚型中的表达差异。我们利用常春藤（Ivy）RNAseq数据集GBM样本分析ITGβ5在GBM微血管增生区域与其它区域表达差异,利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集GBM样本分析ITGβ5在GBM异柠檬酸脱氢酶（IDH）1-野生型和IDH1-突变型中的表达差异,最后利用TCGA RNAseq及TCGA 4502A mRNA微阵列GBM数据集分析ITGβ5在有无O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶启动子甲基化GBM样本中的表达差异。我们利用 CGGA RNAseq 和 TCGA RNAseq 数据集以及 TCGA 4502A mRNA微阵列GBM数据集通过Kaplan-Meier曲线估计存活分布,然后使用对数秩检验评估分层组之间的差异,来验证ITGβ5表达与胶质瘤患者预后之间相关性。利用临床53例GBM标本通过免疫组化实验来进一步验证ITGβ5高表达能够影响GBM患者的预后。我们以年龄、IDH1突变状态、放疗和化疗的临床特征为变量,利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集GBM样本进行单变量和多变量Cox回归分析,以评估ITGβ5与GBM临床特征之间的相关性。我们基于CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集GBM样本编制一份与ITGβ5高表达相关的1043个基因集,通过基因本体论分析（GO）研究ITGβ5在GBM中的功能,进一步利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集GBM样本通过基因富集分析（GSEA）、主成分分析（PCA）及基因集变异分析（GSVA）研究ITGβ5在GBM中的功能及参与的信号传导。为了更加详细地研究ITGβ5在GBM中的功能,我们使用了两个ITGβ5特异性小干扰RNA（SiRNA）来敲低GBM标本细胞系中ITGβ5的表达,通过Transwell实验来研究ITGβ5对GBM迁移及侵袭的影响,通过体外细胞增殖实验来研究ITGβ5对GBM增殖的影响,通过血管生成实验来研究ITGβ5对内皮细胞成管能力的影响。我们利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集通过GSEA分析ITGβ5表达与EMT（上皮细胞-间质细胞转换）信号传导之间的关系,进一步利用GBM标本进行蛋白质印迹实验来验证ITGβ5对EMT相关标记表达的影响。我们利用CGGA RNAseq和TCGA RNAseq数据集GBM样本使用微环境细胞群计数（MCP-counter）方法评估ITGβ5与GBM微环境中免疫细胞和基质细胞群体之间的关联。结果:我们使用CGGA和TCGA RNAseq数据集分析了胶质瘤中编码整合素家族成员的基因表达,发现ITGβ5的表达在低级别胶质瘤（LGG）和GBM之间表现出最大的差异性,并探究了胶质瘤中ITGβ5拷贝数变异（CNV）的频率,数据表明GBM中ITGβ5没有突变。我们从细胞间和分泌性囊泡基因集中汇编了一系列与EV相关的基因集,通过主成分分析（PCA）显示这些基因可以分层GBM与LGG。我们进一步利用CGGA和TCGA RNAseq数据集GBM样本分析了与细胞外囊泡相关基因与肿瘤纯度以及免疫和基质评分之间的相关性,并确定ITGβ5是唯一与上述三个因素以及GBM患者不良生存显著相关的基因。我们利用CGGA和TCGARNAseq数据集分析了 ITGβ5在不同级别胶质瘤中表达差异,发现ITGβ5表达水平随肿瘤级别升高而增加。通过临床标本的蛋白质印迹和免疫组化实验验证了相对于其它级别胶质瘤,ITGβ5在GBM中表达量最高。我们又进一步使用CGGA和TCGA RNAseq数据集GBM样本分析了GBM不同亚型中ITGβ5的表达,并发现ITGβ5与GBM间质亚型密切相关。此外,我们利用Ivy GBM数据集分析发现,ITGβ5在GBM微血管增生区域相对于肿瘤的其它区域高表达。通过数据集分析出ITGβ5在GBM异柠檬酸脱氢酶（IDH）1-野生型中表达量明显高于异柠檬酸脱氢酶（IDH）1-突变型。然而,ITGβ5在有无O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶启动子甲基化的GBM样本之间的表达并没有显著差异。我们利用CGGA和TCGARNAseq数据集分析了 ITGβ5表达水平与胶质瘤患者预后之间的关系,结果显示,ITGβ5表达升高与胶质瘤患者不良预后相关。我们进一步利用53例GBM临床标本进行免疫组化实验验证了高表达ITGβ5的患者预后较差。此外,在CGGA和TCGARNAseq数据集中接受放疗和化疗的GBM样本中,ITGβ5表达较高的患者的生存时间明显低于表达较低的患者。我们以年龄、IDH1突变状态、放疗和化疗的临床特征为变量,进行了单变量和多变量Cox回归分析。结果表明,ITGβ5是GBM生存的独立预后因素。我们利用数据库通过基因本体论分析（GO）、基因富集分析（GSEA）、主成分分析（PCA）及基因集变异分析（GSVA）表明ITGβ5参与了 GBM微环境中的免疫应答和血管生成。我们利用小干扰RNA技术来敲低GBM标本中ITGβ5的表达,进一步研究ITGβ5在GBM中的功能。研究表明,GBM细胞的迁移和侵袭以及胶质瘤细胞条件培养基诱导内皮细胞的成管能力被抑制,而敲低ITGβ5对GBM细胞增殖能力无显著改变。此外,敲低ITGβ5也减弱了基质金属蛋白酶（MMP）2和MMP9的表达。GSEA分析还揭示了 ITGβ5表达水平与EMT信号传导增加相关。研究表明,敲低ITGβ5下调了 EMT相关标记的表达。我们使用MCP-counter方法评估了 ITGβ5与GBM微环境中免疫细胞和基质细胞群体之间的关联。结果表明,CD8+T细胞、NK细胞、成纤维细胞、B细胞、单核细胞和骨髓树突状细胞数量与ITGβ5表达呈正相关,这也为我们研究ITGβ5在肿瘤微环境中的调节作用提供进一步的证据。结论:我们的研究表明,高表达ITGβ5是胶质瘤恶性进展的指标,具有较强预测GBM间质亚型的能力,可以作为该亚型的诊断标志物,还可以反映GBM患者不良预后。ITGβ5不仅影响GBM细胞的迁移和侵袭能力,而且还参与调节肿瘤微环境中的免疫应答和血管生成。因此,ITGβ5可以作为GBM有价值的预后生物学标志物和潜在的治疗靶标。